橡胶复习题答案分析解析

橡胶工艺学复习题

一、填空10分

注：红字为答题部分。

1．碳链橡胶中，饱和橡胶有乙丙橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶，

不饱和橡胶有天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶。3、促进剂按结构可分为噻×类、秋兰姆类、次磺酰胺类、胍类、二硫代氨基甲酸盐、硫脲类、醛胺类、黄原酸盐类八类；按PH值可分为酸性、碱性和中性三类；按硫化速度可分为超超速级、超速级、准速级、中速级和慢速级五类。

5、适合高温快速硫化的橡胶结构为低双链含量的橡胶，可采用的硫化体系有EV 和SemiEV两种。

7、在-C-S-C-、-C-S2-C-、-C-SX-C-三种交联键中，-C-S-C-热稳定性好，-C-S x-C-耐动态疲劳性好，-C-S x-C-强度高。

9、、NR热氧老化后表观表现为变软发粘，BR热氧老化后表现为变硬变脆。

11、当防老剂并用时，可产生对抗效应、加和效应和协同效应，根据产生协同效应的机理不同，又可分为杂协同效应和均协同效应两类。

12、

13、炭黑的结构度越高，形成的包容橡胶越多，胶料的粘度越高，混炼的吃粉速

度慢，在胶料中的分散性越高。

14、

15、炭黑的粒径越小，混炼的吃粉速度越快，在胶料中的分散性越好；炭黑的粒

径越小，对橡胶的补强性越高。

17、当橡胶的门尼粘度为60时可不用塑炼。

19、生胶的塑炼方法有物理增塑法、化学增塑法和机械增塑法；机械增塑法依据设备类型不同又可分为三种开炼机塑练法、密炼机塑练法和螺杆式塑炼机塑练法，依据塑炼工艺条件不同，又可分为低温机械塑练法和高温机械塑练法。

21、氧在橡胶的机械塑炼过程中起着大分子自由基活性终止剂和大分子氧化裂解

反应引发剂的双重作用，其中在低温下，氧和橡胶分子的化学活泼性均较低，氧主要起大分子自由基活性终止剂作用，而在高温下氧起大分子氧化裂解反应引发剂作用。

23、混炼胶快检的项目有可塑度测定、相对密度测定和硬度测定。

25、在混炼准备工艺中，要求称量配合操作必须做到精密、准确、不漏、不错。

27、开炼机混炼时前后辊温度应保持5~10℃温差，NR易包前辊，多数合成橡胶

易包后辊，因合成橡胶混炼时生热量比NR多，故混炼时的两辊温度均应比NR低5~10℃。

29、为减小挠度对压延半成品宽度方向上厚度不均匀的影响,通常采用三种补偿

方法,即辊筒中高度法、辊筒轴线交叉法和辊筒预弯曲法.

31、胶片压延工艺可分为压片、胶片贴合和压型；纺织物挂胶艺可分为贴胶、压

力贴胶和擦胶。

33、压延和压出时胶料均需热炼，热炼包括粗炼和细炼两个阶段，粗炼的目的是

使胶料补充混炼均匀，并可适当提高其真可塑性，细炼的目的是使胶料达到加热软化。

二、简答题(名词解释) 3*5=15分

挂胶：挂胶是利用压延机将胶料渗透入纺织物结构内部缝隙并覆盖附着于纺织物表面成为胶布的压延作用，又叫做胶布压延工艺

硫化效应：等效硫化强度与硫化时间的乘积即E=Iて

结合橡胶：也称炭黑、凝胶，指填充的未硫化混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶

塑解剂塑剂：通过力化学反应能促使橡胶大分子断裂，降低分子量，增大橡胶可塑性，也被称为化学增塑剂

母炼胶：又称为母胶，是将在混炼条件下短时间难以混合均匀且混炼生热量又多，能耗较大的某些配合剂以较大比例事先与生胶单独制成组分比较简单的混合物料，称为该配合剂的母炼胶。

压延：混炼胶或与纺织物通过压片、压型、贴合、擦胶、贴胶等操作制成一定规格的半成品的工艺过程。

橡胶：玻璃化温度低于室温，在环境温度下能显示高弹性的高分子材料。

格林强度：未硫化橡胶的拉伸强度称为格林强度。

冷流性：橡胶在其自重影响下向四周底部流散的现象为冷流。。橡胶冷流性源于分子间作用力小，分子链柔顺性好，且无支化、交联等其他阻碍分子链相对位移的因素存在。

喷霜：硫磺溶于橡胶后易于扩散，温度降低容易形成过饱溶液，过量的硫磺则扩散到胶料表面，重新结晶出来形成一层霜状粉末，这种现象叫做喷霜现象。

无硫硫化：指含硫的有机或无机化合物，在硫化过程中析出活性，使橡胶交联的硫化。

硫载体：又称为硫磺给予体，指那些含硫的有机或无机化合物，在硫化过程中析出活性，使橡胶交联的物质。

硫化强度：指胶料在一定的温度下，单位时间所达到的硫化程度或胶料在一定温度下的硫化速度。

硫化温度体系：指橡胶加热硫化时的一定温度范围内的硫化速度的现象。

交联密度：就是单位体积交联点数目，它和单位有效链数目有关。

硫化诱导期：橡胶硫化反应的速度由零加速至反应明确出现为止所经历的时间，也叫焦烧阶段。

硫化返原：橡胶硫化过程中，由于硫化温度高、硫化时间过长而产生的硫化胶交联网出现裂解，继而硫化胶料的性能降低的现象。

欠硫：主要是促进剂、硫化剂和氧化锌等漏配或少配所致。如果混炼操作不当、粉剂飞扬过多也会导致胶料欠硫。

过硫：橡胶实际操作硫化时间比理论正硫化时间长,橡胶的性能下降的行为.

理论正硫化时间：胶料达到最大交联密度时所需要时间。

工艺正硫化时间：物理机械性能处于最高值或接近最高值的硫化状态称为工艺正硫化，对应的正硫化时间称为工艺正硫化时间。

橡胶的老化：是指生胶或橡胶制品在加工，贮存或使用过程中，由于受热，光，氧等外界因素的影响使其发生物理或化学变化，使性能逐渐下降的现象。

自催化氧化作用：

防老剂的对抗效应：是指两种或两种以上的防老剂并用使用时，所产生的防护效能小于它们单独使用时的效果之和。

疲劳老化：是指在交变应力或应变作用下，使橡胶的物理机械性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值的现象。

防老剂的加和效应：防老剂并用后所产生的防护效果等于它们各自作用的效果之和时。

补强剂：用于提高橡胶力学强度的物质叫补强剂。

硬质炭黑：粒径在40nm以下，补强性高的炭黑。

软质炭黑：粒径在40nm以上，补强性低的炭黑。

吸留橡胶：

结合橡胶:指填充的未硫化混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。

偶联剂：能提高树脂与固体表面黏合强度的助剂。

炭黑：烃类化合物经不完全燃烧或热裂解生成的，主要由碳元素组成，以近似于球体的胶体粒子及具胶体大小的聚集体形式存在的物质。

炭黑的一次结构：也就是炭黑的聚集体。

炭黑的二次结构：由炭黑的一次结构及聚集体之间存在范德华力的作用，有时也有氢键作用，所以粒子间能产生凝聚称凝聚体为二次结构。

三、问答题6*7=42

第一章生胶

1-8、天然胶、顺丁胶、氯丁胶、丁腈胶的英文代号，品种和化学结构式如何？

主要特性和主要用途？

天然胶 NR 天然胶：1、通用类2、特种类3、改性类。在所有胶中，产量消耗最大，综合性能最好。轮胎

顺丁胶 BR 按制法分类：溶聚、乳聚、本体聚合。在通用橡胶中，弹性、耐寒性最好，耐磨性最好。

氯丁胶 CR 分类 1、通用型：硫调型、非硫调型

2、专用型：粘接型、特殊用途型

3、氯丁乳胶：通用胶乳、特殊胶乳

在通用橡胶中，性能介于饱和胶和不饱和胶之间，惟一具有阻燃性。

应用：阻燃制品、耐油制品、耐天候制品、粘着剂等领域。

丁腈胶 NBR 分类1、普通品种：极高ACN含量、高ACN含量、中高ACN含量、

中ACN含量、低ACN含量。

2、特殊品种

在通用橡胶中，极性最大，耐油性最好，导电性最好。应用：各种耐油制品，例如各种密封制品。

9、在NR、IR、SBR、BR、EPR、IIR、CR和NBR中，哪些属于结晶自补强橡胶?结晶是通过什么途径对橡胶起补强作用?

答：结晶自补强NR IR IIR CR

结晶时大分子链沿应力方向取向，晶粒在无定形大分子中起到补强作用。

10、试简述NR与IR在性能上的主要不同点及原因

答：与天然橡胶相比，异戊橡胶质量及外观都较均匀，颜色较浅，塑练快。未硫化胶流动性能好于天然橡胶，生胶又冷流倾向，格林强度较低，硫化速度较慢，压延、压出时的收速率较低，粘合性不亚于天然橡胶。与硫化的天然橡胶比，异戊橡胶硫化胶的硬度、定向应力和拉伸强度比较低，扯断伸长率稍高，回弹性与天然橡胶相同，在高温下回弹性比天然橡胶稍高，生热性及压缩永久变形、拉伸永久变形都较天然橡胶的低。异戊橡胶的耐老化性能稍逊于天然橡胶。

11、试比较一下NR、SBR和BR的弹性、耐老化性与硫磺反应性等有何差异?

并从化学结构上加以解释。

第二章硫化体系

4．喷霜产生的原因是什么?为避免喷霜应采取哪些措施?

答：喷霜是指配合剂（如硫磺、TMTD、硬脂酸、石蜡、防老剂等）从胶料中迁出表面的现象。

喷霜产生的原因，从配方上说，主要是由于这些配合剂的用量超过了其饱和的溶解度用量所致。

为了防止喷霜，首先应注意硫磺和促进剂的用量要适当，应严格控制正硫化，并加强对游离硫的控制，必要时可采用不溶性硫磺。

7．用硫磺、有机多硫化物、过氧化物、树脂硫化时，其硫化胶性能有何特点?

答：硫磺硫化：具有高强高、高抗撕性、耐热氧、抗硫化返原、耐动态疲劳性和生热低的特点。

有机多硫化物硫化：交联键的互换反应使网络内部产生瞬时流动，在一定程度上改变了初始硫化过程中的网络不均匀性，使硫化胶承受更大的变形和应力。

过氧化物硫化：具有优越的抗热养老化性能、化学稳定性高，压缩永久变形小的特点。树脂硫化：高耐热性，高曲挠性。

9．CR适用的硫化剂是什么?为什么不用硫磺硫化?

答：硫调型的CR用ZnO和MgO硫化，非硫调型的CR除了用ZnO和MgO硫化外，还要配合假如硫脲类促进剂如NA-22等。

在氯丁橡胶中，一般不单独使用硫磺硫化体系的促进剂，因为各种促进剂对氯丁橡胶硫化影响不同，有些对氯丁橡胶的硫化起滞后作用，有的使硫化速度太快。最好的是TMTD/S/D/ZnO/MgO并用的体系，能获高的硫化状态，较高的强力、回弹性及伸长率。硫化胶具有良好加工安全性和网络稳定性。

12．有机促进剂的作用；有几种分类方法，各是怎样分类的?

答：作用：促进剂加到硫磺硫化的胶料中与活化剂组成了一个完整的硫化体系。在硫化反应的前期即诱导期期间，各种促进剂与活化剂硫磺相互作用，使胶料的粘度发生了显著变化。

分类;(1)按促进剂的结构分类根据促进剂的化学结构可分为八大类

噻唑类：M,DM等

秋兰姆类：TMTD,TMTM等

次磺酰胺类:CZ,NOBS,等

胍类：D(DPG)等

二硫化氨基甲酸盐类：ZDC，ZDMC等

硫脲类:NA-22,(EDU)等

醛胺类：促进剂H等

黄原酸盐类：ZIX等

（2）按PH值分类 <7酸类 >7碱类 =7中性

（3）按硫化速度分类

超级速级超速级准速级中速级慢速级

13．指出下列促进剂的化学名称、结构式和硫化特性

D DM M CZ NOBS DZ TMTD PZ

D，二苯胍中慢速碱性促进剂

DM ，二硫化二苯并噻唑准速级酸性促进剂M，硫醇基苯并噻唑准速级酸性促进剂

CZ， N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺准速级中性促进剂

NOBS，N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺

准速级中性促进剂

DZ，N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺准速级中性促进剂

TMTD，二硫化四甲基秋兰姆超速级酸性促进剂

PZ，二甲基二硫代氨基甲酸锌超超速级酸性促进剂

19．活性剂(氧化锌和硬脂酸)在硫磺硫化体系中的作用是什么?

答：1）活化整个硫化体系 2）提高硫化胶的交联密度 3）提高了硫化胶的耐热老化性能。

第三章补强填充体系

4．炭黑的粒径大小有哪几种表示方法?举出炉法炭黑、槽法炭黑、热裂法炭黑中各一个牌号的炭黑？

7．什么是结合橡胶?结合橡胶形成的途径有哪些?哪些因素影响结合橡胶的生成

量?

答：结合橡胶也称炭黑凝胶，指填充的未硫化混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。

形成途径有两个，一是化学吸附，二是物理吸附。影响结合橡胶的因素：炭黑的因素，炭黑的比表面积(比表面积增大，结合橡胶增加)、混炼薄通次数、温度（温度升高，结合橡胶量升高）、橡胶性质（不饱和度高，分子量大的橡胶生成的结合橡胶多）、陈化时间（时间增加，结合胶量增加，约一周后趋于平衡）

8．炭黑的粒径、结构度、表面活性及表面含氧基团对胶料的混炼、加工工艺性能和焦烧性有何影响?

答：对于混炼，粒径：粒径小，吃料慢，难分散，生热高，黏度高；结构：结构高，吃料慢，易分散，生热高，黏度高。对吃料、分散影响不显著。对于加工工艺（压延、挤出），炭黑粒径小，结构度高、用量大，压延挤出半成品表面光滑，收缩率低，压出速度快。对于焦烧性，炭黑表面含氧基团多，PH值低，硫化速度慢；炭黑粒径小，结构度高，易焦烧，硫化速度快。

9．炭黑的基本性质对硫化胶的拉伸强度、定伸应力、扯断伸长率、耐磨性有何影响?

解：(1)炭黑的化学活性越大，混炼时生成的结合橡胶数量越多，从而使胶料的门尼粘度提高，压出时口型膨胀率和半成品收缩率加大，压出速度减慢。而硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性等越高。

(2) 炭黑的粒径越小，硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、耐磨性、硬度越高，耐屈挠龟裂性越好，回弹性和扯断伸长率减小

(3) 当粒径相同时，高结构炭黑对非结晶橡胶的补强作用大，一般有较高的拉伸强度和撕裂强度，这是由于炭黑的结构提高了非结晶橡胶的结晶倾向所致。而较低结构的炭黑对结晶性橡胶的拉伸强度和撕裂强度的提高较为有利，这主要是由于结构性低时，被吸留的橡胶少，有利于橡胶的伸长结晶所致。

(4) 当炭黑粒径相同时，增大表面粗糙度会使硫化胶的拉伸强度、定伸应力、耐磨性性能下降,但扯断伸长率性能提高。

第四章老化防护体系

2．为什么IR、NR热氧老化后变软，BR、SBR和NBR热氧老化后变硬?

答：IR NR：分子链降解，分子量减小，软化；BR SBR NBR：分子链之间产生交联分子量变大，变硬。

3．影响热氧老化的因素主要有哪些?

答：⑴橡胶种类⑵氧的影响⑶试样厚度的影响⑷温度⑸硫化的影响

10.防老剂按结构可分为几类?各有何特点?

答：⑴胺类防老剂；防护效果突出（主要用于抑制热氧老化，臭氧老化，疲劳老化及重金属离子的催化氧化），但具有污染性。⑵酚类防老剂；防护效果不好（作抗氧剂使用），废污染性，适用于浅色橡胶制品。⑶有机硫化物类防老剂。

⑷其他类防老剂。

15.试分析比较NR、CR、BR的耐臭氧老化性能？

答：与臭氧反应速率CR

第五章增塑体系

3、判定增塑剂与橡胶相容性原则是什么?什么是溶剂化作用？

答：原则是：溶解度参数相近

溶剂化作用：在用极性增塑剂增速极性橡胶时，由于极性橡胶分子结构中含有极性基因，增大了大分子链段之间的作用力，降低了大分子链段的柔顺性，使之难于在外力场的作用下产生形变，但当加入极性增塑剂时，增塑剂分子的极性部分定向排列于大分子极性部分，对大分子链段起包围隔离作用，通常称为溶剂化作用。

4、合成增塑剂按化学结构分几类？酯类增塑剂对橡胶物性有何影响？

答：分八类：（1）领苯二甲酸酯类（2）脂肪二甲酸酯类（3）脂肪酸类（4）磷酸酯类（5）聚酯类（6）环氧类（7）含氯类（8）其他

酯类增塑剂对橡胶物性的影响：

<1>对物理机械性能的影响：随各种增塑剂用量的增大，橡胶物理机械性能都有不同程度的下降，单伸长率和回弹性却有所提高

<2>对耐寒性和耐热性的影响：对耐寒性的影响与所用化学结构有关，环状结构分子降低了硫化胶的耐寒性，具有亚甲基直链结构的脂肪酸酯类赋予硫化胶良好的耐寒性。耐热性噢诶放应采用高沸点，低挥发性的增塑剂，聚酯类增塑剂耐热效果更好。

<3>对橡胶耐溶剂性的影响：与增塑剂结构有关，含有烷烃直链结构的增塑剂易被饱和烷烃溶剂抽出，所以耐溶剂型差，而含有芳香基火酯基的极性增塑剂，不易被饱和烷烃类抽出，所以耐溶剂性好。

第十一章塑炼

4．温度对生胶塑炼有何影响?为什么NR在115℃下塑炼效果最差?

答：低温下机械塑炼效果随着塑炼温度升高而减小，高温下，机械塑炼效果随着苏联温度升高而急剧地增加，当温度在15℃左右的范围时，由于机械剪切力作用很小，橡胶大分子和氧的化学反应活性也不高，所以总的机械塑炼效果最小。

7．用开炼机塑炼应控制的工艺条件有哪些?它们对塑炼有何影响?

答：1.容量容量大小取决于设备规格与生胶种类，容量过大，辊距上方积存胶苏亮过多，不仅散热困难，胶温升高，降低塑炼效果，而且使单位时间内胶料通过辊距次数减少，生产效率下降，同时会加大操作劳动强度。容量过小也会降低塑炼生产效率。2.辊距辊速与速比一定时辊距越小，机械塑炼效果越大，同时因胶片减薄，冷却效果改善又进一步提高了机械塑炼效果。3.辊速与速比辊距一定时，提高开炼机滚筒转速或速比会增大胶料机械剪切作用，提高塑炼效果，一般在1.15~1.27范围内，但速比过大又会是生胶升温过快，反过来降低机械塑炼效果，并加大塑炼过程能耗，速比过小也会降低机械塑炼效果与生产效率。4.辊温辊温低塑炼效果好，但辊温过低，又容易造成设备超负荷而受到损害。5.塑炼时间在塑炼过程最初10~15min，胶料门尼粘度迅速降低，此后渐趋缓慢，由于塑炼过程中胶料因生热软化，分子链之间易产生相对滑移降低机械作用力，所以要获得较大可塑度最好为分段塑炼，每次塑炼时间在20min以内。6.化学塑解剂采用化学塑解剂时，可塑度在0.5以内的塑性随塑炼时间增加呈线性增长，故不需分段塑炼，采用化学塑解剂增塑时，应适当提高辊温，一般控制在70~75℃为宜。

第十二章混炼

9．当用密炼机混炼下述配方时，其加药顺序如何?(密炼机传统加料一段二段加料顺序)

NR∶100；ZnO：5.0；S：1.5；古马隆∶5；促进剂CZ∶0.7；

防老剂4010∶1.5；HAF∶30；SRF∶15.0；硬脂酸∶2.5

答：NR—ZnO—古马隆—促进剂—防老剂—硬脂酸—HAF（炭黑）--S

10．当用开炼机混炼下述配方时，其加药顺序如何？

NR100，S2.5，促DM 1, 促TT 0.05, ZnO 5, 硬脂酸2,

N 330, 40 防D 1, 松焦油 4, 石蜡1。

答：NR—石蜡—防D

各配合剂属于哪种体系？并简要说明五大体系的作用和该配方交联键结构? 11．炼胶的快速检验的项目有哪些?有两个胶料的快检结果如下，试分析该胶料在混炼中可能存在什么问题?为什么?

答:项目有可塑度、密度、硬度。胶料（1）号混炼不均，原因：胶料的可塑度或门尼粘度不均或配合剂的分散不均。胶料（2）号硫化体系出现问题，原因：少加或漏加硫化剂，促进剂，活性剂。

第十三章压延

6．压片工艺操作方法有几种?

答：依设备不同分为三辊压延机压片和四辊压延机压片。

三辊压延机压片又分为：1中下辊不积胶压延法，2中下辊有积胶法。

7．什么叫贴胶、压力贴胶和擦胶?

答：纺织物贴胶是使纺织物和胶片通过压延机等速回转的两辊之间的挤压力作用下贴合在一起，制成胶布的挂胶方法。

压力贴胶：工艺操作方法与贴胶相同，唯一的区别是在纺织物进入压延机的辊隙处留有适量的积存胶料，借以增加胶料对纺织物的挤压力和渗透作用，从而提高了胶料与织物之间的附着力作用。

擦胶：是在压延时利用压延机辊筒比产生的剪切力和挤压力作用将胶料挤擦入织物的组织缝隙中的挂胶方法。

第十四章压出

2．压出内胎和胎面所用的机头有何不同?

答：内胎挤出机头：圆筒形，用于压出中空半成品，由外口型、芯型及支架组成。胎面挤出机头：扁平形，用于压出实心半成品或片状半成品，它是一块带有一定几何形状的钢板。

7．挤出NR时，挤出机各部位的温度范围各为多少?为什么各部位温度不一样? 答：挤出NR时，机筒温度：40--60℃机头温度：75--85℃口型温度：90--95℃挤出机各段温度直接影响到挤出工艺的正常进行和制品的质量。挤出机温度随不

同部位不同胶料而有差异。挤出机一般以口型温度最高，机头次之，机筒最低。采用这种控温方法，有利于机筒进料，可获得表面光滑、尺寸稳定和收缩较小的挤出物。

十五章硫化

2．橡胶的硫化过程可分为哪几个阶段?试以硫化历程来加以说明

答：从化学角度看，第一阶段：诱导期，各组分相互作用，生成有侧基的橡胶大分子。第二阶段：交联反应，带有侧基的橡胶大分子与橡胶大分子发生交联反应。第三阶段啊：网络熟化阶段，交联键发生短化、重排、裂解，趋于稳定。从宏观角度看，分为焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。

6．制造耐热密封轴套，选用NBR-40并用DCP(过氧化二异丙苯)4份(纯度40%)，在160℃下硫化，此时半衰期为3.5分钟；

①求该温度下的硫化时间

②若在200℃时，它的正硫化时间为1.5分钟，求硫化温度系数K

7．某一产品胶料的正硫化时间为135℃×20min，其中平坦硫化时间围为20～100min，为了提高生产效率，硫化温度改为145℃；

①求本产品在145℃时的硫化平坦期范围的时间

②求本胶料的最小和最大硫化效应(K=2.0)

8．当胶料在140℃时正硫化时间为20min，试分别用范特霍夫公式和阿累尼乌斯方程计算在硫化温度为145℃的等效硫化时间。(设K=2，E=92KJ/mol,R=8.31J/mol)

10．已知一胶料正硫化条件为140℃×30min，平坦范围为30~50，硫化温度系数为2,计算最大和最小硫化效应及胶料在130℃、150℃时的等效硫化时间。

四、论述题10*1=10（15章的2,四章的3，三章的9 ）

五、分析题12*1=12 第十二章混炼 9 10 11 配方有变

六、计算题11*1=11 第十五章硫化 6 8